To understand the role of FoxO family members in hematopoiesis, we conditionally deleted FoxO1, FoxO3, and FoxO4 in the adult hematopoietic system. FoxO-deficient mice exhibited myeloid lineage expansion, lymphoid developmental abnormalities, and a marked decrease of the lineage-negative Sca-1+, c-Kit+ (LSK) compartment that contains the short- and long-term hematopoietic stem cell (HSC) populations. FoxO-deficient bone marrow had defective long-term repopulating activity that correlated with increased cell cycling and apoptosis of HSC. Notably, there was a marked context-dependent increase in reactive oxygen species (ROS) in FoxO-deficient HSC compared with wild-type HSC that correlated with changes in expression of genes that regulate ROS. Furthermore, in vivo treatment with the antioxidative agent N-acetyl-L-cysteine resulted in reversion of the FoxO-deficient HSC phenotype. Thus, FoxO proteins play essential roles in the response to physiologic oxidative stress and thereby mediate quiescence and enhanced survival in the HSC compartment, a function that is required for its long-term regenerative potential.

Background The JAK2V617F allele has recently been identified in patients with polycythemia vera (PV), essential thrombocytosis (ET), and myelofibrosis with myeloid metaplasia (MF). Subsequent analysis has shown that constitutive activation of the JAK-STAT signal transduction pathway is an important pathogenetic event in these patients, and that enzymatic inhibition of JAK2V617F may be of therapeutic benefit in this context. However, a significant proportion of patients with ET or MF are JAK2V617F-negative. We hypothesized that activation of the JAK-STAT pathway might also occur as a consequence of activating mutations in certain hematopoietic-specific cytokine receptors, including the erythropoietin receptor (EPOR), the thrombopoietin receptor (MPL), or the granulocyte-colony stimulating factor receptor (GCSFR). Methods and Findings DNA sequence analysis of the exons encoding the transmembrane and juxtamembrane domains of EPOR, MPL, and GCSFR, and comparison with germline DNA derived from buccal swabs, identified a somatic activating mutation in the transmembrane domain of MPL (W515L) in 9% (4/45) of JAKV617F-negative MF. Expression of MPLW515L in 32D, UT7, or Ba/F3 cells conferred cytokine-independent growth and thrombopoietin hypersensitivity, and resulted in constitutive phosphorylation of JAK2, STAT3, STAT5, AKT, and ERK. Furthermore, a small molecule JAK kinase inhibitor inhibited MPLW515L-mediated proliferation and JAK-STAT signaling in vitro. In a murine bone marrow transplant assay, expression of MPLW515L, but not wild-type MPL, resulted in a fully penetrant myeloproliferative disorder characterized by marked thrombocytosis (Plt count 1.9–4.0 × 1012/L), marked splenomegaly due to extramedullary hematopoiesis, and increased reticulin fibrosis. Conclusions Activation of JAK-STAT signaling via MPLW515L is an important pathogenetic event in patients with JAK2V617F-negative MF. The bone marrow transplant model of MPLW515L-mediated myeloproliferative disorders (MPD) exhibits certain features of human MF, including extramedullary hematopoiesis, splenomegaly, and megakaryocytic proliferation. Further analysis of positive and negative regulators of the JAK-STAT pathway is warranted in JAK2V617F-negative MPD.

To better understand the origin of leukemic stem cells, we tested the hypothesis that all leukemia oncogenes could transform committed myeloid progenitor cells lacking the capacity for self-renewal, as has recently been reported for MLL-ENL. Flow-sorted populations of common myeloid progenitors and granulocyte-monocyte progenitors were transduced with the oncogenes MOZ-TIF2 and BCR-ABL, respectively. MOZ-TIF2-transduced progenitors could be serially replated in methylcellulose cultures and continuously propagated in liquid culture, and resulted in an acute myeloid leukemia in vivo that could be serially transplanted. In contrast, BCR-ABL transduction conferred none of these properties to hematopoietic progenitors. These data demonstrate that some, but not all, leukemia oncogenes can confer properties of leukemic stem cells to hematopoietic progenitors destined to undergo apoptotic cell death.

An acquired somatic mutation, Jak2V617F, was recently discovered in most patients with polycythemia vera (PV), chronic idiopathic myelofibrosis (CIMF), and essential thrombocythemia (ET). To investigate the role of this mutation in vivo, we transplanted bone marrow (BM) transduced with a retrovirus expressing either Jak2 wild-type (wt) or Jak2V617F into lethally irradiated syngeneic recipient mice. Expression of Jak2V617F, but not Jak2wt, resulted in clinicopathologic features that closely resembled PV in humans. These included striking elevation in hemoglobin level/hematocrit, leukocytosis, megakaryocyte hyperplasia, extramedullary hematopoiesis resulting in splenomegaly, and reticulin fibrosis in the bone marrow. Histopathologic and flow cytometric analyses showed an increase in maturing myeloid lineage progenitors, although megakaryocytes showed decreased polyploidization and staining for acetylcholinesterase. In vitro analysis of primary cells showed constitutive activation of Stat5 and cytokine-independent growth of erythroid colony-forming unit (CFU-E) and erythropoietin hypersensitivity, and Southern blot analysis for retroviral integration indicated that the disease was oligoclonal. Furthermore, we observed strain-specific differences in phenotype, with Balb/c mice demonstrating markedly elevated leukocyte counts, splenomegaly, and reticulin fibrosis compared with C57Bl/6 mice. We conclude that Jak2V617F expression in bone marrow progenitors results in a PV-like syndrome with myelofibrosis and that there are strain-specific modifiers that may in part explain phenotypic pleiotropy of Jak2V617F-associated myeloproliferative disease in humans.

Abstract Homozygous loss of function of Runx1 (Runt-related transcription factor 1 gene) during murine development results in an embryonic lethal phenotype characterized by a complete lack of definitive hematopoiesis. In light of recent reports of disparate requirements for hematopoietic transcription factors during development as opposed to adult hematopoiesis, we used a conditional gene-targeting strategy to effect the loss of Runx1 function in adult mice. In contrast with the critical role of Runx1 during development, Runx1 was not essential for hematopoiesis in the adult hematopoietic compartment, though a number of significant hematopoietic abnormalities were observed. Runx1 excision had lineage-specific effects on B- and T-cell maturation and pronounced inhibition of common lymphocyte progenitor production. Runx1 excision also resulted in inefficient platelet production. Of note, Runx1-deficient mice developed a mild myeloproliferative phenotype characterized by an increase in peripheral blood neutrophils, an increase in myeloid progenitor populations, and extramedullary hematopoiesis composed of maturing myeloid and erythroid elements. These findings indicate that Runx1 deficiency has markedly different consequences during development compared with adult hematopoiesis, and they provide insight into the phenotypic manifestations of Runx1 deficiency in hematopoietic malignancies.

It is unclear how cancer cells coordinate glycolysis and biosynthesis to support rapidly growing tumors. We found that the glycolytic enzyme phosphoglycerate mutase 1 (PGAM1), commonly upregulated in human cancers due to loss of TP53, contributes to biosynthesis regulation in part by controlling intracellular levels of its substrate, 3-phosphoglycerate (3-PG), and product, 2-phosphoglycerate (2-PG). 3-PG binds to and inhibits 6-phosphogluconate dehydrogenase in the oxidative pentose phosphate pathway (PPP), while 2-PG activates 3-phosphoglycerate dehydrogenase to provide feedback control of 3-PG levels. Inhibition of PGAM1 by shRNA or a small molecule inhibitor PGMI-004A results in increased 3-PG and decreased 2-PG levels in cancer cells, leading to significantly decreased glycolysis, PPP flux and biosynthesis, as well as attenuated cell proliferation and tumor growth.

We report that TG101348, a selective small-molecule inhibitor of JAK2 with an in vitro IC50 of approximately 3 nM, shows therapeutic efficacy in a murine model of myeloproliferative disease induced by the JAK2V617F mutation. In treated animals, there was a statistically significant reduction in hematocrit and leukocyte count, a dose-dependent reduction/elimination of extramedullary hematopoiesis, and, at least in some instances, evidence for attenuation of myelofibrosis. There were no apparent toxicities and no effect on T cell number. In vivo responses were correlated with surrogate endpoints, including reduction/elimination of JAK2V617F disease burden assessed by quantitative genomic PCR, suppression of endogenous erythroid colony formation, and in vivo inhibition of JAK-STAT signal transduction as assessed by flow cytometric measurement of phosphorylated Stat5.

WHAT THIS ARTICLE TELLS US THAT IS NEW: BACKGROUND:: Complications in pediatric regional anesthesia are rare, so a large sample size is necessary to quantify risk. The Pediatric Regional Anesthesia Network contains data on more than 100,000 blocks administered at more than 20 children's hospitals. This study analyzed the risk of major complications associated with regional anesthesia in children.This is a prospective, observational study of routine clinical practice. Data were collected on every regional block placed by an anesthesiologist at participating institutions and were uploaded to a secure database. The data were audited at multiple points for accuracy.There were no permanent neurologic deficits reported (95% CI, 0 to 0.4:10,000). The risk of transient neurologic deficit was 2.4:10,000 (95% CI, 1.6 to 3.6:10,000) and was not different between peripheral and neuraxial blocks. The risk of severe local anesthetic systemic toxicity was 0.76:10,000 (95% CI, 0.3 to 1.6:10,000); the majority of cases occurred in infants. There was one epidural abscess reported (0.76:10,000, 95% CI, 0 to 4.8:10,000). The incidence of cutaneous infections was 0.5% (53:10,000, 95% CI, 43 to 64:10,000). There were no hematomas associated with neuraxial catheters (95% CI, 0 to 3.5:10,000), but one epidural hematoma occurred with a paravertebral catheter. No additional risk was observed with placing blocks under general anesthesia. The most common adverse events were benign catheter-related failures (4%).The data from this study demonstrate a level of safety in pediatric regional anesthesia that is comparable to adult practice and confirms the safety of placing blocks under general anesthesia in children.